เหตุใดหน้าแปลนสลักเกลียวเหล็กแผ่นบางจึงเกิดคลื่นที่ขอบ และการควบคุมช่องว่างการรีดช่วยแก้ไขปัญหานี้ได้อย่างไร

เมื่อเหล็กเส้นบางๆ ออกจากขั้นตอนการขึ้นรูปครั้งสุดท้าย ขอบเหล็กควรเรียบสนิท แต่บางครั้งคุณอาจเห็นขอบที่หยักหรือเป็นคลื่นวิ่งไปตามความยาวของขอบเหล็ก เหล็กเส้นบางๆ ความเป็นคลื่นของขอบ ไม่ใช่ปัญหาด้านความสวยงามที่เกิดขึ้นโดยบังเอิญในหลายกรณี แต่เป็นอาการที่เกิดขึ้นซ้ำๆ ของการกระจายความเค้นที่ไม่สม่ำเสมอและการยืดตัวที่แตกต่างกันซึ่งเกิดขึ้นภายในเครื่องขึ้นรูป เพื่อแก้ไขปัญหานี้ คุณต้องพิจารณา ช่องว่างระหว่างลูกรีด ความสมดุลของลำดับการขึ้นรูป สภาพของเครื่องมือ และตัวแปรของแผ่นเหล็กที่เข้ามาเป็นระบบที่ทำงานร่วมกัน

เหตุใดจึงเกิดคลื่นที่ขอบเหล็กแผ่นบางในหน้าแปลนสลักเกลียวเหล็กแผ่นบาง

การขึ้นรูปด้วยการรีด (Roll forming) ทำงานโดยการดัดแผ่นโลหะแบนผ่านหลายขั้นตอนเพื่อค่อยๆ เปลี่ยนรูปทรงของหน้าตัด ในกรณีของเหล็กรูปทรงสตั๊ด (stud profile) ส่วนกลาง (web) และปีกทั้งสองข้าง (flanges) จะไม่เคลื่อนที่ไปในระยะทางเดียวกันขณะที่แผ่นโลหะถูกขึ้นรูป ขอบปีกจะต้องยืดออกมากกว่ากึ่งกลางของส่วนกลางเล็กน้อยเพื่อรองรับรูปทรง แต่ความเครียดที่แตกต่างกันนั้นจะต้องถูกควบคุม เมื่อการเสียรูปเฉพาะที่เกินกว่าความสามารถของวัสดุในการกระจายความเค้นอย่างสม่ำเสมอ ขอบปีกจะเกิดรอยย่นหรือคลื่น.

ในทางกลไก ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเมื่อแผ่นโลหะเข้าสู่แนวการตัดที่ไม่อยู่ในระนาบเดียวกันเล็กน้อย หรือเมื่อด้านใดด้านหนึ่งของเครื่องมือบังคับให้วัสดุเคลื่อนที่มากกว่าอีกด้านหนึ่ง เนื่องจากเหล็กแผ่นบาง—โดยทั่วไปอยู่ในช่วง 0.45 ถึง 1.2 มม.—มีความต้านทานการดัดงอต่ำ จึงมีแนวโน้มที่จะโก่งงอแบบยืดหยุ่นก่อนที่จะเสียรูปถาวร แม้แต่การบีบอัดที่ไม่ต้องการเพียงเล็กน้อยที่ขอบหน้าแปลนก็จะส่งผลให้เกิดรอยหยักที่มองเห็นได้แทนที่จะไหลอย่างราบเรียบ.

หลักการทางฟิสิกส์ที่อยู่เบื้องหลังปรากฏการณ์นี้ได้รับการบันทึกไว้อย่างดีในกระบวนการขึ้นรูปโลหะแผ่น: คลื่นขอบเหล็กแผ่นบางเกิดขึ้นเมื่อบริเวณขอบเกิดความเค้นตกค้างแบบอัดหลังจากผ่านขั้นตอนการขึ้นรูป เมื่อชิ้นงานเคลื่อนผ่านขั้นตอนถัดไป ความเค้นตกค้างนั้นจะกระจายตัวใหม่และปรากฏให้เห็นเป็นคลื่นเป็นช่วงๆ ตามความยาวของปีกเหล็ก.

สาเหตุหลักและแนวทางการวินิจฉัย

ก่อนปรับแต่งส่วนประกอบใดๆ ของเครื่องจักร คุณควรแยกแยะสาเหตุที่เกิดจากการตั้งค่าเครื่องมือและสาเหตุที่เกิดจากแผ่นโลหะที่ป้อนเข้ามา ขั้นตอนการวินิจฉัยที่รวดเร็วที่สุดสำหรับ เครื่องขึ้นรูปเหล็กเส้นและเหล็กราง มีดังนี้:

• ลองนำชิ้นงานสั้นๆ ผ่านเครื่องกัดโดยไม่ต้องใส่ตัวนำทางขอบ เพื่อดูว่าคลื่นยังคงสมมาตรหรือเลื่อนไปด้านข้างหรือไม่ ซึ่งจะช่วยแยกปัญหาความไม่สมดุลของเครื่องมือออกจากปัญหาการเคลื่อนที่ด้านข้าง
• วัดความกว้างของขอบแผ่นโลหะในหลายตำแหน่งตามแนวโปรไฟล์: ความกว้างที่ไม่สม่ำเสมอแสดงว่าแผ่นโลหะไม่ได้ถูกยึดอย่างสม่ำเสมอระหว่างการตัดแต่ละครั้ง
• ตรวจสอบรอยหรือรอยขัดเงาที่ขอบหน้าแปลน: จุดที่สว่างมักบ่งชี้ว่าแผ่นโลหะสัมผัสกับไหล่ของลูกกลิ้งมากเกินไป ซึ่งจะสร้างโซนการบีบอัดที่ทำให้เกิดการโก่งงอ
• ตรวจสอบว่าช่องว่างระหว่างลูกกลิ้งมีความสม่ำเสมอทั่วทั้งหน้าตัด โดยใช้แผ่นชิมหรือเกจวัดความหนาในขณะที่ลูกกลิ้งหยุดนิ่ง จากนั้นตรวจสอบอีกครั้งขณะรับน้ำหนักที่ความเร็วในการผลิต

เมื่อกระบวนการวินิจฉัยแยกแยะตัวแปรที่เป็นสาเหตุได้แล้ว การแก้ไขมักจะอยู่ในหนึ่งในสี่ด้านต่อไปนี้.

ความไม่สมมาตรของช่องว่างม้วนและการบีบอัดหน้าแปลน

สาเหตุที่พบบ่อยที่สุดเกี่ยวข้องกับ การปรับช่องว่างระหว่างลูกกลิ้งที่ทำให้เกิดคลื่นที่ขอบ ในการรีดที่จัดแนวได้ดี ลูกกลิ้งด้านบนและด้านล่างควรสัมผัสกับแผ่นโลหะอย่างสมมาตร เพื่อให้ขอบหน้าแปลนโค้งงออย่างค่อยเป็นค่อยไปโดยไม่ถูกบีบอัด หากช่องว่างแคบกว่าด้านใดด้านหนึ่งหรือตั้งค่าเล็กเกินไปโดยรวม หน้าลูกกลิ้งจะบีบขอบหน้าแปลนเบาๆ การบีบอัดนั้นจะดันวัสดุไปด้านข้างและด้านหลัง ทำให้เกิดสภาวะการบีบอัดแบบเดียวกันกับที่ทำให้เกิดคลื่นที่ขอบเหล็กแผ่นบาง

การแก้ไขปัญหานี้จำเป็นต้องตรวจสอบช่องว่างระหว่างลูกรีดทีละส่วนตลอดแนวหน้าลูกรีด ไม่ใช่แค่ตรงกลางหรือที่ไหล่ด้านใดด้านหนึ่งเท่านั้น เหล็กแผ่นบางจะแสดงรอยหยักที่ขอบได้อย่างรวดเร็วแม้เพียงความแตกต่างไม่กี่ร้อยมิลลิเมตร ดังนั้นการปรับแต่งจะต้องทำในขณะที่เครื่องรีดหยุดทำงานและลูกรีดทั้งสองปิดสนิท จากนั้นตรวจสอบอีกครั้งในขณะที่แผ่นเหล็กกำลังวิ่งเพื่อวัดว่าช่องว่างเปิดออกภายใต้แรงกดในการขึ้นรูปหรือไม่ ซึ่งจะบ่งชี้ถึงการโก่งตัวของแกนหมุนหรือการสึกหรอของแบริ่งมากกว่าการตั้งค่าแบบคงที่.

สมดุลลำดับการสร้าง

ปัจจัยที่เกี่ยวข้องอีกประการหนึ่งคือลำดับการขึ้นรูปเอง หากการดัดขอบเกิดขึ้นอย่างรุนแรงเกินไปในการขึ้นรูปครั้งเดียว วัสดุบริเวณรัศมีการดัดจะไม่สามารถไหลเข้าด้านในได้เร็วพอ จึงชดเชยด้วยการโก่งงอที่ขอบด้านอิสระ ในทางกลับกัน หากลำดับการขึ้นรูปค่อยเป็นค่อยไปเกินไป การขึ้นรูปในรอบต่อๆ ไปอาจไม่สามารถรักษาแรงดึงของแผ่นโลหะให้เพียงพอที่จะยึดแผ่นกลางให้แบนราบ ทำให้ขอบโลหะเบี่ยงเบนไปด้านข้างได้.

เป้าหมายคือลำดับการขึ้นรูปที่สมดุล โดยแต่ละรอบการขึ้นรูปจะมีปริมาณงานขึ้นรูปที่เท่าๆ กัน เมื่อตรวจสอบคลื่นที่ขอบ ให้สังเกตว่ารอบการขึ้นรูปใดที่ทำให้เกิดคลื่นขึ้นก่อน หากคลื่นปรากฏขึ้นทันทีหลังจากรอบการขึ้นรูปที่ทำการดัดงอมากกว่าครึ่งหนึ่งของมุมดัดงอทั้งหมด แสดงว่าตารางการขึ้นรูปในจุดนั้นมีความเข้มข้นเกินไป เนื่องจากเหล็กแผ่นบางมีขีดจำกัดในการดูดซับการดัดงออย่างรวดเร็วโดยไม่เกิดการโก่งงอ ดังนั้นลำดับการขึ้นรูปอาจจำเป็นต้องกระจายการเพิ่มมุมดัดงอให้ละเอียดขึ้นในหลายๆ สถานี.

สภาวะของเครื่องมือและการปฏิสัมพันธ์ของวัสดุ

เมื่อเกิดรอยหยักที่ขอบเหล็กแผ่นบาง มักจะมองข้ามสภาพของเครื่องมือ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเครื่องจักรใหม่ๆ ที่ผู้ใช้งานคิดว่าเครื่องมือยังคมอยู่ ในทางปฏิบัติ แม้แต่การสึกหรอเพียงเล็กน้อยที่รัศมีลูกกลิ้งด้านล่าง หรือการยกตัวขึ้นเล็กน้อยบนพื้นผิวขึ้นรูปหน้าแปลน ก็สามารถเปลี่ยนรูปทรงการสัมผัสเฉพาะที่ได้ รูปทรงที่เปลี่ยนแปลงไปนั้นอาจสร้างแรงกดที่บีบอัดขอบแผ่นเหล็ก และทำให้เกิดอาการเช่นเดียวกับช่องว่างลูกกลิ้งที่ไม่ถูกต้อง.

ในทำนองเดียวกัน ต้องพิจารณาตัวแปรของแผ่นโลหะขาเข้าด้วย แผ่นโลหะที่มีความโค้งเล็กน้อยหรือม้วนที่มีขอบม้วนงอจะมีลักษณะการยืดตัวของขอบที่แตกต่างจากแผ่นโลหะที่เรียบสนิท กระบวนการขึ้นรูปด้วยการรีดจะขยายความเบี่ยงเบนเหล่านี้ สิ่งที่อาจถือว่าเรียบสำหรับแผ่นโลหะทั่วไปอาจกลายเป็นความเรียบที่ไม่เป็นที่ยอมรับหลังจากผ่านการขึ้นรูปหลายครั้ง เมื่อเกิดคลื่นที่ขอบเฉพาะกับม้วนบางส่วน ให้เปรียบเทียบความสม่ำเสมอของความกว้างและสภาพขอบของแผ่นโลหะขาเข้ากับข้อกำหนดของคุณ ความสัมพันธ์ระหว่างการขึ้นรูปหน้าแปลนและการโก่งงอของขอบนั้นมีความไวต่อตัวแปรต้นทางเหล่านี้ ซึ่งมีการบันทึกไว้ในเอกสารเกี่ยวกับการขึ้นรูปโลหะทั่วไปเกี่ยวกับพฤติกรรมการขึ้นรูปด้วยการรีดเย็น (ดู พื้นฐานทางวิศวกรรมเกี่ยวกับกลไกการขึ้นรูปด้วยการรีด) ขึ้นอยู่กับปริมาณการผลิตของคุณ ให้พิจารณาเพิ่มการรีดให้เรียบเล็กน้อยหรือเครื่องยืดตรงก่อนเข้าเครื่องขึ้นรูปเพื่อปรับรูปทรงของแผ่นโลหะให้เป็นมาตรฐานก่อนเข้าเครื่องขึ้นรูป

มาตรการแก้ไขและข้อแลกเปลี่ยนเชิงปฏิบัติ

เมื่อคุณยืนยันแล้วว่าการตั้งค่าช่องว่างระหว่างลูกรีดเป็นสาเหตุหลัก กระบวนการแก้ไขจะเป็นแบบเชิงกล แต่ต้องทำอย่างเป็นระบบ เริ่มจากจุดที่เกิดคลื่นขอบเหล็กบาง และทำงานทั้งด้านต้นน้ำและปลายน้ำ ปรับช่องว่างระหว่างลูกรีดทีละน้อย ตรวจสอบผลกระทบต่อความเรียบตามขวางของโปรไฟล์ในแต่ละขั้นตอน แทนที่จะพึ่งพาการประเมินด้วยสายตาเพียงอย่างเดียว การใช้ไม้บรรทัดวางขวางความกว้างของหน้าแปลนจะช่วยให้ตรวจจับได้ว่าคลื่นขอบเหล็กบางลดลงหรือเลื่อนไปทางส่วนกลางของแผ่นเหล็กหรือไม่.

มีข้อแลกเปลี่ยนที่สำคัญที่ควรคำนึงถึง: การปรับช่องว่างระหว่างลูกรีดให้แคบเกินไปจะช่วยขจัดรอยหยักที่ขอบเหล็กแผ่นบางโดยการบังคับให้วัสดุแบนราบ แต่ก็จะทำให้ลูกรีดสึกหรอเร็วขึ้นและอาจทำให้ขอบเหล็กแข็งตัวจนทำให้การเจาะหรือตัดในขั้นตอนต่อไปทำได้ยาก เป้าหมายไม่ใช่การบังคับให้แผ่นเหล็กแบนราบด้วยแรงอัด แต่เป็นการตั้งช่องว่างให้ลูกรีดดัดขอบเหล็กโดยไม่บีบส่วนที่ไม่ต้องการขึ้นรูป การควบคุมช่องว่างระหว่างลูกรีดควรให้ความรู้สึกเหมือนเป็นการแก้ไขสภาพการขึ้นรูป ไม่ใช่เหมือนการหนีบส่วนที่ชำรุดออกไป.

หากสงสัยว่าเครื่องมือสึกหรอ ให้ตรวจสอบรัศมีการขึ้นรูปหน้าแปลนบนลูกกลิ้งด้านล่างว่ามีการโค้งมนของขอบหรือการสึกหรอของด้านข้างหรือไม่ หากรัศมีเปิดออกแม้เพียงเล็กน้อยเมื่อเทียบกับแบบร่างเครื่องมือเดิม จุดสัมผัสจะเคลื่อนออกไปทางขอบหน้าแปลนและเปลี่ยนตำแหน่งที่แรงขึ้นรูปถูกใช้ นี่เป็นเหตุผลหนึ่งที่ทำให้ รอยหยักที่ขอบหน้าแปลนของสลักเกลียว LGS มักยังคงอยู่หลังจากปรับช่องว่างแล้ว: รูปทรงเรขาคณิตของเครื่องมือเองอาจสึกหรอมากพอที่จะหักล้างการแก้ไขช่องว่างใดๆ ที่คุณทำ

ข้อควรปฏิบัติสำหรับผู้จัดการฝ่ายผลิต

ในสภาพแวดล้อมการผลิต โปรไฟล์เหล็กแผ่นบางจะถูกรีดด้วยความเร็วปานกลาง และอาการขอบเป็นคลื่นมักปรากฏขึ้นหลังจากการเปลี่ยนเครื่องมือ การเปลี่ยนม้วนเหล็กใหม่ หรือการเปลี่ยนสารหล่อลื่น จังหวะเวลาดังกล่าวเป็นเบาะแสในการวินิจฉัยที่ดี: มันชี้ให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงในตัวแปรที่เกี่ยวข้องมากกว่าข้อบกพร่องในการออกแบบของโปรไฟล์หรือเครื่องรีด การตอบสนองที่ได้ผลดีที่สุดคือการพิจารณา ความเรียบของโปรไฟล์เหล็กแผ่นบาง เป็นพารามิเตอร์ของกระบวนการที่ตอบสนองต่อตำแหน่งช่องว่างของลูกรีด ความสมดุลของแรงกดในการขึ้นรูป และรูปทรงของแผ่นเหล็กที่เข้าสู่เครื่องรีด

สำหรับสายการผลิตขึ้นรูปโลหะด้วยลูกกลิ้ง MTC หลักการปฏิบัติจะเหมือนกับกระบวนการขึ้นรูปที่มีคุณภาพทั่วไป กล่าวคือ ต้องตั้งช่องว่างระหว่างลูกกลิ้งให้เหมาะสม เพื่อให้วัสดุไหลไปตามขอบหน้าแปลนได้อย่างเป็นธรรมชาติโดยไม่ต้องมีการบีบอัดเทียม และลำดับการขึ้นรูปต้องเป็นไปทีละขั้นอย่างเพียงพอสำหรับความหนาของวัสดุที่กำหนด เมื่อสิ่งเหล่านี้ถูกต้องแล้ว ความเค้นตกค้างในหน้าแปลนจะต่ำกว่าเกณฑ์การโก่งงอ และ ข้อบกพร่องในการขึ้นรูป เช่น ขอบเหล็กแผ่นบางที่มีลักษณะเป็นคลื่น จะไม่มีให้เห็นตลอดความยาวของขดลวด